本发明涉及一种船用中压直流配电装置，尤其是一种适用于10kv中压直流综合电力推进系统传输、分配电能及保护用的配电装置。
背景技术：
1、在基于永磁同步发电机+可控整流技术路线的直流综合电力系统中，由于系统具有电压等级高、系统容量大、线路阻抗小、储能元件多的特点，发生极间短路故障时，短路电流上升率与电流峰值将达到极高水平。根据系统保护分析，为解决直流系统对故障保护快速性及选择性的难题，在中压直流配电装置内需要采用固态断路器作为保护设备。本发明涉及一种适用于永磁同步发电机+可控整流技术路线的、基于水冷型固态断路器的船用中压直流配电装置。船舶中压直流配电装置是国内大型船舶及海洋平台电站设备配套领域重要的发展方向之一，从国内实际现状而言亦是制约这些海洋开发装置发展的瓶颈。开发具有自主知识产权的船用中压配电装置具有十分重要的意义。
2、现有的中压配电装置设计存在以下问题：
3、(1)目前大型船舶电站一般采用多个电站形成环网供电方式，在大多数工况下，需要多个电站并联操作，中高压电站中一般均配有母联屏(跨接屏)和测量屏，其母联屏母线室安装主母线，起到连接各功能屏的作用。测量屏安装电流互感器、电压互感器等，起到测量保护作用。由于大型船舶设备较多，内部舱室空间有限，而母联屏和测量屏两屏占用很大的空间，对船体的整体布局带来很大的不便；
4、(2)目前船用中压配电装置的联锁装置操作繁琐，联锁程序不够清晰，其联锁方式的可靠性存疑；
5、(3)目前船用中压配电装置的仪表室由于空间有限且元器件较多，内部布置比较密集，不利于二次电缆接线，控制线路接线复杂，调试、检修不方便，容易发生事故风险，降低其可靠度。
6、针对上述问题：1)本发明考虑到大型船舶主配电板室空间有限性，在无法安装测量屏的特殊情况下，根据实际项目的需求，中压直流配电装置母线室中可加装母线接地开关或电压互感器，在此充分考虑到为了保证电气安全性能，在设计母线电压互感器或母联接地开关时，使其满足规范中母线室电气间隙和爬电距离的要求，在操作上可采用机械联锁和电气联锁方式来保证母联接地开关操作过程中的电气安全；2)采用母线室接地开关操作闭锁装置、手车室联锁装置、电缆室门与接地开关操作等联锁装置，为操作人员提供一个安全的工作环境；3)本专利中的船用中压配电装置仪表室采用可独立、模块化设计，不仅空间增大，而且可根据实际项目需求调整该模块的内部布置，方便二次电缆及仪表的接线，并能提供可靠供电的设计方案。
7、通过本发明设计可在满足船用中压直流配电装置应有功能的同时，提供一种尺寸相对更小的中压直流配电装置解决方案，可有效节约船舱空间，解决大功率中压直流配电板的空间布置等问题。
技术实现思路
1、本发明是要提供一种基于水冷型固态断路器的船用中压直流配电装置，主要用于大型船舶及海洋工程船舶电站，在满足船用中压配电装置保护快速性及选择性要求的同时，采用优化柜体结构的设计方案，使其具有结构紧凑，小体积模块化，可以有效的减小体积，降低成本，提高船舶有限空间的利用率。
2、为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于水冷型固态断路器的船用中压直流配电装置，包括柜体、断路器室、仪表室、电缆室、母线室，柜体顶部分别设有断路器室、母线室、电缆室内部电弧的泄压通道的泄压板；断路器室内设有电力电子开关阀串单元；电力电子开关阀串单元包括igbt阀串室以及二极管阀串室、隔离变压器、电动隔离手车、泄压通道，二极管阀串室和igbt阀串室连接；柜体上部的仪表室内设有二次端子排、空开、控制器、继电器、综合继电保护装置、光纤电流互感器接线盒、电磁锁、电缆室电压互感器、零序电流互感器安装支架、接地连接排，二次端子排上装有操作开关，带电显示器，分合闸状态指示灯；电缆室包含外接电缆铜排、电流互感器和电压互感器；带电显示装置、电压互感器、电流互感器设置在汇流排上；汇流排连接母线侧和电缆侧，电缆侧设置接地开关；母线室内安装主母排、分支母线，主母排用于连接各功能屏，各功能屏采用单独1屏的母联屏，在完成中压直流配电装置母联屏测量保护功能的同时，能减少船舶主配电板空间体积。
3、进一步，电力电子开关阀串单元与电动手车隔离开关电气联锁、电动手车隔离开关与接地开关机械联锁、接地开关与电缆室后门机械联锁、断路器柜前后门电磁锁、电缆室门的机械联锁和电磁锁相结合。
4、进一步，泄压通道的泄压方向为柜顶方向，泄压窗口为一长方形金属顶板，一侧用铰链固定，另一侧用尼龙螺钉固定；当柜内发生故障时，顶长方形金属板变形打开，释放压力和排泄气体。
5、进一步，主母排采用矩形母排、d型母排进行各功能屏连接。
6、进一步，各功能屏中的配电板屏面上设有，分/合闸按钮、试灯按钮、复位按钮、带电显示器、电流表及转换开关、位置状态指示器。
7、进一步，船用中压直流配电装置设置综合保护装置，对母排和电缆进行保护；设置电流表，对母联电流进行检测；通过面板上的分合闸按钮，进行母联屏断路器的分合闸操作。
8、进一步，电缆室底部开孔，用于外部电缆进入，同时室内有安装电缆头的指定位置；电缆室内高压组件与电缆头连接导电体截面除满足铭牌规定的额定电流外，连同支持绝缘子，均能承受高压开关柜铭牌上所规定的额定峰值耐受电流、额定短时耐受电流和额定短时持续时间；电缆室与电缆沟连接处采用电缆泥防护，防止小动物进入。
9、进一步，在无法安装测量屏的特殊情况，母线室中加装母排接地开关及电压互感器，且母排接地开关或电压互感器安装满足母线室中电气间隙和爬电距离的要求，保证电气安全性能。
10、进一步，柜体底部装有槽钢、减震器，槽钢与接地连接排连接，并通过连接排与船体共地。
11、本发明具有以下有益效果：
12、1.本发明中的船用中压直流配电装置，母联屏(跨接屏)单独1屏，在完成中压直流配电装置母联屏(跨接屏)测量保护等功能的同时，能减少船舶主配电板空间体积，在大型船舶及海洋工程船舶空间有限的情况下，提高船舶主配电板室空间利用率。
13、2.本发明中的船用中压直流配电装置仪表室采用可独立、模块化的设计，可将能量管理系统等控制模块安装在此室中，必要时采取保护措施并在保证电缆室前下室电气间隙和爬电距离的同时，可布置端子排和元器件进行二次接线，能提高柜体仪表室空间利用效率，节约一定的成本，并可根据实际项目需求，灵活调整模块布置，具有接线方便，控制线路简单，检修方便，降低事故风险，提高可靠度；
14、3.本发明中的船用中压直流配电装置采用了断路器与电动手车隔离开关的电气联锁、电动手车隔离开关与接地开关的机械联锁、接地开关与电缆室后门机械联锁、断路器柜前后门电磁锁、电缆室门的机械联锁和电磁锁相结合方式，根据大型海洋平台船用中压配电装置的特殊性，体现了对操作人员安全性的要求，也体现了对电网安全运行的要求，其联锁装置的设计，具有装置工作简单可靠、联锁程序清晰，联锁功能全面。
15、本发明采用优化柜体结构设计方案，考虑到大型船舶主配电板室空间有限性，无法安装测量屏的特殊情况下，中压配电装置母线室中可加装母线接地开关及电压互感器，为了保证电气安全性能，母联接地开关的设计充分考虑了母线室中电气间隙和爬电距离的要求。在操作上，采用机械联锁和电气联锁相结合的方式来保证母联接地开关操作过程中的电气安全。具有减少整套船用中压直流配电装置体积，降低成本，充分利用大型船舶及海洋工程船舶有限的空间。本发明的船用中压配电装置仪表室的可独立、模块化设计具有工厂接线方便、线路简单，检修方便，降低事故风险，提高可靠度。另外，其柜体机械联锁装置的设计，具有装置工作简单可靠、联锁程序清晰，联锁功能全面，能最大限度的保证工作人员的安全。
1.一种基于水冷型固态断路器的船用中压直流配电装置，其特征在于：包括柜体、断路器室、仪表室、电缆室、母线室，柜体顶部分别设有断路器室、母线室、电缆室内部电弧的泄压通道的泄压板；断路器室内设有电力电子开关阀串单元；电力电子开关阀串单元包括igbt阀串室以及二极管阀串室、隔离变压器、电动隔离手车、泄压通道，二极管阀串室和igbt阀串室连接；柜体上部的仪表室内设有二次端子排、空开、控制器、继电器、综合继电保护装置、光纤电流互感器接线盒、电磁锁、电缆室电压互感器、零序电流互感器安装支架、接地连接排，二次端子排上装有操作开关，带电显示器，分合闸状态指示灯；电缆室包含外接电缆铜排、电流互感器和电压互感器；带电显示装置、电压互感器、电流互感器设置在汇流排上；汇流排连接母线侧和电缆侧，电缆侧设置接地开关；母线室内安装主母排、分支母线，主母排用于连接各功能屏，各功能屏采用单独1屏的母联屏，在完成中压直流配电装置母联屏测量保护功能的同时，能减少船舶主配电板空间体积。
2.根据权利要求1所述的基于水冷型固态断路器的船用中压直流配电装置，其特征在于：电力电子开关阀串单元与电动手车隔离开关电气联锁、电动手车隔离开关与接地开关机械联锁、接地开关与电缆室后门机械联锁、断路器柜前后门电磁锁、电缆室门的机械联锁和电磁锁相结合。
3.根据权利要求1所述的基于水冷型固态断路器的船用中压直流配电装置，其特征在于：泄压通道的泄压方向为柜顶方向，泄压窗口为一长方形金属顶板，一侧用铰链固定，另一侧用尼龙螺钉固定；当柜内发生故障时，顶长方形金属板变形打开，释放压力和排泄气体。
4.根据权利要求1所述的基于水冷型固态断路器的船用中压直流配电装置，其特征在于：主母排采用矩形母排、d型母排进行各功能屏连接。
5.根据权利要求1所述的基于水冷型固态断路器的船用中压直流配电装置，其特征在于：各功能屏中的配电板屏面上设有，分/合闸按钮、试灯按钮、复位按钮、带电显示器、电流表及转换开关、位置状态指示器。
6.根据权利要求1所述的基于水冷型固态断路器的船用中压直流配电装置，其特征在于：船用中压直流配电装置设置综合保护装置，对母排和电缆进行保护；设置电流表，对母联电流进行检测；通过面板上的分合闸按钮，进行母联屏断路器的分合闸操作。
7.根据权利要求1所述的基于水冷型固态断路器的船用中压直流配电装置，其特征在于：电缆室底部开孔，用于外部电缆进入，同时室内有安装电缆头的指定位置；电缆室内高压组件与电缆头连接导电体截面除满足铭牌规定的额定电流外，连同支持绝缘子，均能承受高压开关柜铭牌上所规定的额定峰值耐受电流、额定短时耐受电流和额定短时持续时间；电缆室与电缆沟连接处采用电缆泥防护，防止小动物进入。
8.根据权利要求1所述的基于水冷型固态断路器的船用中压直流配电装置，其特征在于：在无法安装测量屏的特殊情况，母线室中加装母排接地开关及电压互感器，且母排接地开关或电压互感器安装满足母线室中电气间隙和爬电距离的要求，保证电气安全性能。
9.根据权利要求1所述的基于水冷型固态断路器的船用中压直流配电装置，其特征在于：柜体底部装有槽钢、减震器，槽钢与接地连接排连接，并通过连接排与船体共地。
